專利名稱：表面波光纖聲電光調(diào)制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種表面波光纖聲電光調(diào)制器，可用于光纖通信調(diào)制技 術(shù)中，屬于光纖通信和光纖傳感領(lǐng)域。 技術(shù)背景目前一類"表面波聲電光相關(guān)器"在國外曾有過報道，如美國雷塞蘭工業(yè)學院的P. Das等人最早提出了使用表面波聲電光效應(yīng)制作相關(guān)器的設(shè)想。 (A卯l. Phys. Lett., 1986:49(16) 1016-1018)該器件的結(jié)構(gòu)如圖1所示，長 方形壓電晶片鈮酸鋰作基底l，在晶片表面上擴散一層非常薄的金屬鈦，作光 波導2，用于傳播光。然后再在晶片表面上采用光刻工藝分別制作聲叉指換能 器3和電叉指換能器4，前者用于產(chǎn)生聲表面波、后者用于產(chǎn)生直流電場。其 工作原理如圖2所示，將待輸入的電信號A事先調(diào)制到射頻信號上，射頻信 號的載頻要與聲叉指換能器3的中心頻率一致。然后將此調(diào)制后的電信號加 載到聲叉指換能器上，產(chǎn)生出強度隨輸入信號變化的聲表面波，沿基底晶體 的表面?zhèn)鞑?。將入射激光束引入電叉指換能器4下方的光波導內(nèi)，在聲光效 應(yīng)的作用下產(chǎn)生出強度也隨輸入信號而變化的衍射光。將另外一個待輸入的 電信號B和直流電壓合在一起，加到電叉指換能器4上，在它下方的晶體內(nèi) 產(chǎn)生大小隨輸入信號變化的直流電場。在電光效應(yīng)的作用下，使得在電場內(nèi) 傳輸?shù)墓鈴娨搽S輸入信號而變化。當信號A和信號B同時加載，則衍射光強 將同時攜帶兩個輸入信號的信息。將衍射光輸出到光電轉(zhuǎn)換器件如光電管上， 就可以將兩個輸入信號的相關(guān)信號解調(diào)出來，不攜帶信息的零級光則被光欄 擋掉。實用新型內(nèi)容本實用新型中提供了一種表面波光纖聲電光調(diào)制器，本器件的工作頻率可 以隨需要而改變，并且由于增加了輸入、輸出光纖，使得此調(diào)制器可以用于 光纖調(diào)制技術(shù)中。本實用新型采用了如下技術(shù)方案。本實用新型主要包括有基底1、光波導2、聲叉指換能器3、輸入光纖5、輸出光纖6、 一對直流電極7。其中，在基 底1上面用光刻工藝制作聲叉指換能器3，用離子注入工藝制作與聲叉指換能 器3平行的掩埋型條形光波導2，在光波導2兩端分別連接輸入光纖5和輸出 光纖6，在基底1上、光波導2的兩側(cè)用光刻工藝制作一對直流電極7。表面波光纖聲電光調(diào)制器的工作原理如圖7所示，將待傳輸?shù)囊曨l或音 頻信號事先調(diào)制到射頻信號上，射頻信號的載頻與聲叉指換能器3的本征中 心頻率一致。本征中心頻率是由換能器的指長、指寬、占空比等幾何尺寸決 定，是無法改變的。然后將調(diào)制信號加載到聲叉指換能器3上，產(chǎn)生出強度 隨傳輸信號變化的聲表面波，沿基底晶體的表面?zhèn)鞑ァ⑷肷鋵Ч獠ㄍㄟ^輸 入光纖引入光波導內(nèi)，在聲光效應(yīng)的作用下，產(chǎn)生出強度隨傳輸信號而變化 的衍射導光波。將衍射導光波通過輸出光纖輸出到光電管上，將待傳輸信號 解調(diào)出來。若將方向、大小合適的直流電壓加在直流電極上，在晶體內(nèi)產(chǎn)生 直流電場，在電光效應(yīng)的作用下，可以使調(diào)制器的工作頻率隨需要而改變。 其原理是當射頻信號的載頻與聲叉指換能器本征中心頻率不一樣時，造成 入射導光波、衍射導光波、聲波3個波矢量間的動量失配，使衍射效率下降。 這時若加上方向大小合適的直流電壓，可減小失配，使衍射效率回升。相當 于使調(diào)制器的中心頻率轉(zhuǎn)移到該射頻信號的頻率上。表面波光纖聲電光調(diào)制 器除了可改變工作頻率，使用靈活以外，還有體積小、耗電少、工作穩(wěn)定性 強、易于集成等優(yōu)點。本實用新型具有以下兩個特點1)器件的工作頻率可以隨需要而改變； 2)由于增加了輸入、輸出光纖，使得此調(diào)制器可以用于光纖調(diào)制技術(shù)中。

圖l表面波聲電光相關(guān)器結(jié)構(gòu)圖2表面波聲電光相關(guān)器原理圖3本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖圖4本實用新型的正視平面圖圖5本實用新型的俯視平面圖 圖6本實用新型的側(cè)視平面圖 圖7本實用新型的工作原理圖 圖8本實用新型的工藝制作流程圖圖中1、基底，2、光波導，3、聲叉指換能器，4、電叉指換能器，5、入 射光纖，6、衍射光纖，7、 一對直流電極。
具體實施方式
本實用新型的具體實施方式
參見圖3 6。本實施例主要包括有基底1、 條形光波導2、聲叉指換能器3、輸入光纖5、輸出光纖6、 一對直流電極7。 其中，在基底1上面用光刻工藝制作聲叉指換能器3，用離子注入工藝制作與 聲叉指換能器3平行的掩埋型條形光波導2，在光波導2兩端分別連接有輸入 光纖5和輸出光纖6，在光波導2兩側(cè)用光刻工藝制作一對直流電極7。各部分工藝條件及作用如下基底1:使用同時具有壓電效應(yīng)、聲光效應(yīng)和電光效應(yīng)的鈮酸鋰晶體制作。 形狀為長方形薄片，表面法線方向為晶體的Y軸方向、長度方向為Z軸方向、寬度方向為X軸方向。晶片的定向切割與研磨拋光的工藝要求為須制作換能器和電極的上表面定向誤差不能超過5'、光潔度達11級、平整度小于1 個光圈。須粘貼光纖的兩個側(cè)面要求光潔度達ll級。它的作用是利用壓電效 應(yīng)產(chǎn)生聲表面波并沿長度方向傳播；利用聲光效應(yīng)使聲表面波與入射導光波 相互作用，產(chǎn)生衍射導光波并對其進行調(diào)制；利用電光效應(yīng)使直流電場與導 光波相互作用，改變器件的工作頻率。光波導2:形狀為掩埋型條狀，方向沿基底l寬度方向，并與聲表面波傳 播方向垂直。使用離子注入工藝在基底內(nèi)注入一定濃度的金屬鈦而制成。工 藝要求為波導厚度大于10pm。作用是為導光波的傳播提供通道。聲叉指換能器3:由兩個形如手指狀、并互相交叉的換能器組成。所用材 料為銀，使用光刻工藝在基底上制作而成。工藝要求為不能斷指和連指。作 用是用載有輸入信號的調(diào)制電信號激發(fā)出超聲表面波，沿基底長度方向傳播。輸入光纖5:使用單模光纖，將端面磨平，與波導所在位置對準后，用環(huán) 氧樹脂直接粘接到基底的側(cè)面。作用是將入射導光波引入光波導內(nèi)。輸出光纖6:使用單模光纖，將端面磨平，與波導所在位置對準后，用環(huán) 氧樹脂直接粘接到基底的側(cè)面。作用是將衍射導光波從光波導內(nèi)引出。直流電極7:由兩個一樣的電極組成，為長方形，與條形光波導平行，分 別列在光波導的兩側(cè)。所用材料為銀，采用光刻工藝與聲叉指換能器同步制 成。作用是加直流電壓，控制調(diào)制器的工作頻率。表面波光纖聲電光調(diào)制器的制作工藝流程如圖8所示，由下面5個主要 步驟組成1) 基底晶體的定向和研磨按照上述工藝要求將基底晶體備好。2) 聲叉指換能器和直流電極的制作按照設(shè)計好的聲叉指換能器3和直流 電極7的尺寸，事先統(tǒng)一預(yù)制好掩模版，利用光刻工藝同時完成制作。主要 工藝包括鍍銀、勻膠、曝光、顯影、刻蝕、去膠。3) 光波導2制作按照事先設(shè)計好的條型光波導幾何尺寸，預(yù)制好掩模版， 利用離子注入工藝制作光波導2。主要工藝包括離子注入、退火。4) 粘接光纖將輸入光纖5與輸出光纖6的端面磨平后，對準光波導兩端 的位置，用環(huán)氧樹脂粘接到基底晶體的兩側(cè)。5) 裝架與引線將基底晶片用環(huán)氧樹脂粘接到膠木板上，同時將光纖固定 在與膠木板相連的架子上；用低溫烙鐵將引線從聲叉指換能器3的信號輸入 端和兩個直流電極7焊接到膠木板上的鉚釘上；然后將膠木板固定在金屬外殼內(nèi)，并用引線將膠木板上的鉚釘與外殼上的電纜插座和接線柱連接起來。 本實用新型的"表面波光纖聲電光調(diào)制器"用作光調(diào)制器，從結(jié)構(gòu)上對上述表面波聲電光相關(guān)器做了以下三項改進將光波導2從覆蓋整個基底1的平面形狀改為條狀，將電叉指換能器4改為一對電極7，同時增加了輸入光 纖5和輸出光纖6。
權(quán)利要求1、表面波光纖聲電光調(diào)制器，主要包括有基底(1)，其特征在于還包括有條形光波導(2)、一對直流電極(7)，其中，在基底(1)上面用光刻工藝制作聲叉指換能器(3)，用離子注入工藝制作與聲叉指換能器(3)平行的掩埋型條形光波導(2)，在光波導(2)兩端分別連接有輸入光纖(5)和輸出光纖(6)，在基底(1)上、光波導(2)的兩側(cè)用光刻工藝制作一對直流電極(7)。
專利摘要本實用新型涉及一種表面波光纖聲電光調(diào)制器，可用于光纖通信調(diào)制技術(shù)中，屬于光纖通信和光纖傳感領(lǐng)域。本器件主要包括有基底(1)、條形光波導(2)、一對直流電極(7)，其中，在基底(1)上面用光刻工藝制作聲叉指換能器(3)，用離子注入工藝制作與聲叉指換能器(3)平行的掩埋型條形光波導(2)，在光波導(2)兩端分別連接有輸入光纖(5)和輸出光纖(6)，在基底(1)上、光波導(2)的兩側(cè)用光刻工藝制作一對直流電極(7)。本實用新型的工作頻率可以隨需要而改變，并且由于增加了輸入、輸出光纖，使得此調(diào)制器可以用于光纖調(diào)制技術(shù)中。
文檔編號G02F1/125GK201083902SQ20072017341
公開日2008年7月9日 申請日期2007年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月28日
發(fā)明者俞寬新, 韜 劉, 偉 安 申請人:北京工業(yè)大學